Deelvraag
Wat voor impact heeft VR op educatie?
- Verschillen de effecten van VR per leeftijdsgroep?
- Heeft VR invloed op de mate waarin informatie opgenomen wordt bij leerlingen?
Door te onderzoeken wat voor impact VR heeft op educatie kan ik valideren of de keuze om deze training in VR te maken ook echt beter is dan alternatieve bestaande trainingen.
De methodes die ik hiervoor wil gebruiken zijn:
- Literature study
- Trend Analysis
- Expert Interview
Conclusie impact van Virtual Reality
De eerste vraag die ik mezelf stelde was: ‘Wat voegt Virtual Reality nou echt toe aan dit concept?’
Om deze vraag te beantwoorden ben ik begonnen met literatuur onderzoek. Tijdens dit onderzoek ben ik veel verschillende voordelen van VR in educatie tegengekomen. Studenten tonen over het algemeen meer motivatie en betrokkenheid wanneer ze met VR leren, waarbij ze volgens een studie over Immersive Virtual Reality “happier, more excited, more engaged, more willing to learn and less bored” waren in vergelijking met traditionele methoden (Parong en Mayer, 2018).
Daarnaast heeft VR ook een positeve impact op de mate waarin informatie opgenomen wordt bij de leerlingen. In een studie gedaan in 2017 door de universiteit van Texas over ‘Information recall in a Virtual Reality Simulation’ wordt het volgende geconcludeerd:
“The results from our study suggest that participants who used an immersive HMD (Head mounted display) were able to achieve improved information recall than participants who used a desktop display.“ (Chowdhury et al., 2019)
Om te kijken of VR ook meerwaarde zou hebben voor mijn doelgroep ben ik opzoek gegaan naar studies die gericht waren op mijn doelgroep. Een studie gericht op K-12 educatie (12 - 17 jaar) heeft ook positieve resultaten behaald:
“Students in VR-supported K-12 teaching environments were able to improve their attention, self–directed learning, motivation, group work skills and self-regulated learning, knowledge recall, problem-solving and inquiry skills, self-efficacy and critical thinking
tendencies, student learning performance, and satisfaction. To summarize, the majority of studies in K-12 settings reported that students were able to achieve deep learning of complex knowledge, as well as to cultivate their cognitive thinking skills related to creativity, problem-solving, critical thinking, and metacognition.“ (Pellas et al., 2021)
Ook voor jongere kinderen die nog zitten in de K-6 educatie (5 - 11 jaar) heet VR meerwaarde. Zo toont een studie naar K-6 educatie (5 - 11 jaar) aan dat VR ook een positieve impact heeft op deze leeftijden. “When VR is compared with other educational practices, it can be seen that VR improves the learning process. First, the implementation of immersive VR in K-6 levels is more effective than semi-immersive and desktop systems. In addition, the use of VR has a positive effect, regardless of whether it is used in Early Childhood or Primary Education. ” (Villena-Taranilla et al., 2022)
Verschillende studies die ingaan op programmeren met behulp van VR tonen ook positieve resultaten. Zo zegt een studie gedaan in 2022 over ‘virtual reality system for programming learning’ waarin codeer lessen zijn gegeven met behulp van een VR systeem
“Our results showed that the VR-based learning system (both the high and low interactive modes) was more beneficial for enhancing students’ programming learning achievement than the control group, for the logic-oriented concept in particular.” (Kao & Ruan, 2022).
Ook een studie gedaan in 2020 genaamd ‘VR‐OCKS: A virtual reality game for learning the basic concepts of programming’ die onderzoek heeft gedaan naar het gebruik van VR als medium voor het leren van programmeren geeft deze conclusie: “The prototype is aimed at children of approximately 12 years old, with the intention of helping them to develop an algorithmic thinking, and attracting them to the world of programming. The experimentation carried out showed the suitability and viability of the proposal, highlighting a good learning curve of the concepts and a correct set of metaphors for the different actions that can be used in a program and their management” (Segura et al., 2019)
Een van de redenen waarom VR een positieve impact heeft op het leerproces heeft te maken met ‘Immersion’. de CAMIL (Cognitive Affective Model of Immersive Learning) en het VAK (Visual, Auditory, Kinesthetic) model ondersteunen beide deze conclusie.
De CAMIL is een theoretisch model dat de relaties tussen verschillende factoren in immersieve leeromgevingen, zoals VR, beschrijft en hun invloed op leerresultaten verklaart. De CAMIL stelt ‘presence’ en ‘agency’ centraal voor deze resultaten.
Presence verwijst naar het gevoel van ‘daar zijn’ in een virtuele omgeving, waarbij factoren zoals immersie, controle, en realistische weergave een rol spelen.
Agency verwijst naar het gevoel van controle over eigen acties in de virtuele wereld, waarbij de mate van interactie en overeenstemming tussen beweging en visuele feedback centraal staan.
De CAMIL wijst 6 andere cognitieve factoren aan die het verschil maken in deze positeve leer resultaten. Dit zijn: Interest, Motivation, Self-efficacy, Embodiment, Cognitive load en Self-regulation.
Voor mijn volledige onderzoek naar de CAMIL, uitleg van de cognitieve factoren en mijn toepassing van de CAMIL verwijs ik naar mijn productbiografie.
Het VAK model is een model dat veel in het onderwijs wordt gebruikt. Het spreekt in op de 3 verschillende manieren waarop leerlingen informatie kunnen ontvangen: visueel, auditorisch en kinesthetisch. Veel leerlingen hebben één methode die het beste voor hun werkt, maar recente studies laten zien dat een combinatie van alle 3 de mate van betrokkenheid / immersion vergroot en leerlingen hierdoor beter leren.
Buiten alle voordelen die VR vanuit zichzelf al mee brengt is VR ook een platform waar andere strategieën makkelijk toegepast kunnen worden. Competition, progression, gamification en pair programming zijn methodes die motivatie en immersion vergroten en zijn makkelijk toe te passen in een VR omgeving.
VR & Education
Betrokkenheid: VR blijkt motiverend en spanned te zijn voor studenten. Onderzoekers nemen vaak metingen van motivatie en interesse op in hun studies, en hun bevindingen laten consequent zien dat VR de interesse en betrokkenheid van deelnemers bij het onderwerp stimuleert. Zoals Parong en Mayer (2018) ontdekten in hun studie waarin ze een les met behulp van een diavoorstelling vergeleken met een les met behulp van VR, waren studenten happier, more excited, more engaged, more willing to learn and less bored” wanneer ze les kregen met behulp van VR.
Ruimtelijk geheugen: VR kan ook het ruimtelijk geheugen verbeteren. Immersieve VR plaatst leerlingen in een virtuele ruimte en stelt hen in staat om vrij te bewegen en te interacteren binnen die ruimte. Dit maakt niet alleen voortbeweging mogelijk, maar ook het vermogen om objecten en scènes vanuit meerdere hoeken en perspectieven te zien. Onderzoekers hebben de hypothese geopperd dat dit zou kunnen leiden tot een betere retentie en herinnering van de scène en objecten erin.
Empathietraining: VR kan gebruikers in het perspectief van anderen plaatsen, wat helpt bij het ontwikkelen van empathie en begrip voor verschillende ervaringen en culturen.
Impact van VR op geheugen
In een studie gedaan in 2017 door de universiteit van Texas over ‘Information recall in a Virtual Reality Disability Simulation’ wordt het volgende geconcludeerd:
“The results from our study suggest that participants who used an immersive HMD (Head mounted display) were able to achieve improved information recall than participants who used a desktop display.“ (Chowdhury et al., 2019)
Verschillende leeftijdsgroepen
“When VR is compared with other educational practices, it can be seen that VR improves the learning process. First, the implementation of immersive VR in K-6 levels is more effective than semi-immersive and desktop systems. In addition, the use of VR has a positive effect, regardless of whether it is used in Early Childhood or Primary Education.” (Villena-Taranilla, 2022)
“First, comparative studies investigated the positive impact between VR-supported
instruction and lectures, textbooks or block-based programming courses.
Students in VR-supported K-12 teaching environments were able to improve their attention, self–directed learning, motivation, group work skills and self-regulated learning, knowledge recall, problem-solving and inquiry skills, self-efficacy and critical thinking
tendencies, student learning performance, and satisfaction.” (Pellas et al., 2021)
“In contrast to the above, Alrehaili and Al Osman found that the immersion level for both tested VR Role-playing Games (RPGs) did not have a significant effect on learning. Nevertheless, the same study showed an improvement in knowledge retention to those users who played a serious game in VR than their counterparts who followed a conventional method, i.e., by reading a book. The results from the VR-supported interventions showed also that users of the immersive and desktop VR RPGs were motivated and engaged significantly compared to those of the conventional method. It was also noted that there were non-significant differences in terms of students’ learning achievement and learning motivation in the experimental and control groups. Nonetheless, a remarkable point of view was that students in the former group succeeded better achievements on the in-depth knowledge test on natural geomorphological knowledge, thus providing evidence that any VR-supported hands-on approach assisted them to cultivate problem-solving and metacognitive skills.
In HE settings, twenty-one from the overall twenty-five studies provided the positive impact of VR technology on students’ learning outcomes and performance in experimental setups.” (Pellas et al., 2021)
“To summarize, the majority of studies in K-12 settings reported that students were able to achieve deep learning of complex knowledge, as well as to cultivate their cognitive thinking skills related to creativity, problem-solving, critical thinking, and metacognition. In HE settings, VR can assist students to learn more and have better learning performance especially when they succeed in deeper immersion and presence.” (Pellas et al., 2021)
Impact van CAMIL
Het CAMIL-model biedt verschillende argumenten waarom immersive learning in VR positief kan zijn voor onderwijs en leren:
- Presence en agency: Het model stelt dat de belangrijkste mogelijkheden van VR, namelijk presence (het gevoel “er te zijn”) en agency (gevoel van controle), kunnen leiden tot positieve leerresultaten.
- Affectieve factoren: VR kan interesse, intrinsieke motivatie en zelfeffectiviteit verhogen, wat een positieve invloed kan hebben op het leren.
- Belichaming: VR maakt belichaamde leerervaringen mogelijk die neurale verbindingen kunnen versterken en de kennisverwerving en -overdracht kunnen verbeteren.
- Procedurele kennis: VR is bijzonder geschikt voor het aanleren van procedurele kennis door leerlingen procedures te laten oefenen in realistische simulaties.
- Kennisoverdracht: Door virtuele simulaties van realistische situaties aan te bieden, kan VR de overdracht van kennis naar daadwerkelijke praktijksituaties verbeteren.
- Ervaringsgericht leren: VR maakt realistische ervaringsgerichte leermogelijkheden mogelijk die in de echte wereld onmogelijk, onpraktisch of te duur zouden zijn.
- Zelfregulatie: Bij een goede opzet kunnen VR-lessen activiteiten bevatten die zelfregulerend leren bevorderen.
- Betrokkenheid: Het zeer boeiende karakter van VR kan, mits op de juiste manier ingezet, de aandacht en volharding van de leerling vergroten.
VAK Model
Visual, Auditory, and Kinesthetic learning styles horen bij het VAK leer model. Dit model zegt dat mensen de neiging hebben om een voorkeursmanier te hebben om informatie op te nemen en te verwerken.
Visuele leerlingen:
- Leren het beste door informatie te zien
- Geef de voorkeur aan diagrammen, grafieken, kaarten en schriftelijke instructies
- Kunnen kleurcodering en visualisatietechnieken gebruiken
Auditieve leerlingen:
- Leren het beste door informatie te horen
- Geef de voorkeur aan lezingen, discussies en mondelinge instructies
- Kunnen profiteren van hardop lezen of het gebruik van geheugensteuntjes
Kinesthetische leerlingen:
- Leren het beste door fysieke ervaringen en praktische activiteiten
- Geef de voorkeur aan experimenten, rollenspellen en fysieke beweging
- Kunnen moeite hebben met langdurig stilzitten
Visuele leerlingen zien informatie het liefst op een visuele manier, bijvoorbeeld via afbeeldingen, diagrammen en demonstraties.
Voorbeelden in VR Coding App:
- 3D-visualisatie van codestructuren
- Kleurgecodeerde syntaxismarkering
- Visuele representaties van datastructuren
- Geanimeerde demonstraties van code-uitvoering
Auditieve leerlingen horen liever informatie en kunnen voordeel hebben bij verbale uitleg en discussies.
Voorbeelden in VR-coderingsapp:
- Voice-overuitleg van coderingsconcepten
- Interactieve dialoogsystemen voor codehulp
- Audio-aanwijzingen voor succesvolle code-uitvoering of fouten
- Verbale stapsgewijze handleidingen voor coderingsuitdagingen
- Achtergrondmuziek of omgevingsgeluiden om de focus te verbeteren
Kinesthetische leerlingen geven de voorkeur aan praktische ervaringen en leren het beste door te doen en te interacteren met hun omgeving.
Voorbeelden in VR-coderingsapp:
- Handgebaren om codeblokken te manipuleren
- Fysieke interacties met virtuele objecten om datastructuren weer te geven
- Op beweging gebaseerde coderingsuitdagingen (bijv. het maken van algoritmen voor karakterbeweging)
- Haptische feedback voor code-interacties
- Virtuele ‘maker spaces’ voor het bouwen en testen van codeprojecten
Het VAK model zegt dat mensen in 1 van deze 3 groepen vallen. De groep waar de leerling in valt vertelt dus de beste manier om te leren. Docenten en leraren kunnen leerlingen op deze manier in deze aparte ‘groepen’ instructies geven. Recentelijke studies laten echter zien dat de hersenen helemaal niet zijn gespecialiseerd zijn in één type data, maar juist ontworpen om gegevens uit verschillende bronnen te halen. Leerlingen moeten dus via alle groepen gestimuleerd worden.
Dit is bijvoorbeeld terug te zien in de leer app Duolingo. Duolingo laat gebruikers de woorden lezen en de vertaling invullen: Visual learners. Op het zelfde moment wordt het gegeven woord en het ingevulde woord uitgesproken: Auditory learners. Ook moeten gebruikers zelf het woord uitspreken of opbouwen uit verschillende puzzle stukjes: Kinesthetic learners.
Het beste is dus als ik in mijn VR app ook alle 3 de ‘stijlen’ toevoeg en mijn focus leg op ‘Immersion’ in plaats van deze verschillende leerstijlen.
Bronnen
Bronnen
Parong, J., & Mayer, R. E. (2018). Learning science in immersive virtual reality. Journal of Educational Psychology, 110(6), 785–797. https://doi.org/10.1037/edu0000241
Sukirman, S., Ibharim, L. F. M., Said, C. S., & Murtiyasa, B. (2024). The Effect of Virtual Reality Gaming on Developing Computational Thinking Skills. The Indonesian Journal of Computer Science, 13(2). https://doi.org/10.33022/ijcs.v13i2.3829
Villena-Taranilla, R., Tirado-Olivares, S., Cózar-Gutiérrez, R., & González-Calero, J. A. (2022). Effects of virtual reality on learning outcomes in K-6 education: A meta-analysis. Educational Research Review, 35, 100434. https://doi.org/10.1016/j.edurev.2022.100434
Chowdhury, T. I., Ferdous, S. M. S., & Quarles, J. (2019). VR disability simulation reduces implicit bias towards persons with disabilities. IEEE Transactions On Visualization And Computer Graphics, 27(6), 3079–3090. https://doi.org/10.1109/tvcg.2019.2958332
Kao, G. Y., & Ruan, C. (2022). Designing and evaluating a high interactive virtual reality system for programming learning. Computers in Human Behavior, 132, 107245. https://doi.org/10.1016/j.chb.2022.107245
Pellas, N., Stylianos Mystakidis, & Ioannis Kazanidis. (2021, September). Immersive Virtual Reality in K-12 and Higher Education: A systematic review of the last decade scientific literature; Springer Nature. https://link.springer.com/article/10.1007/s10055-020-00489-9
Pellas, N., Stylianos Mystakidis, & Ioannis Kazanidis. (2021, September). Immersive Virtual Reality in K-12 and Higher Education: A systematic review of the last decade scientific… ResearchGate; Springer Nature. https://www.researchgate.net/publication/346440940_Immersive_Virtual_Reality_in_K-12_and_Higher_Education_A_systematic_review_of_the_last_decade_scientific_literature
Villena-Taranilla, R., Tirado-Olivares, S., Cózar-Gutiérrez, R., & González-Calero, J. A. (2022). Effects of virtual reality on learning outcomes in K-6 education: A meta-analysis. Educational Research Review, 35, 100434. https://doi.org/10.1016/j.edurev.2022.100434
Chowdhury, T. I., Ferdous, S. M. S., & Quarles, J. (2019). VR disability simulation reduces implicit bias towards persons with disabilities. IEEE Transactions On Visualization And Computer Graphics, 27(6), 3079–3090. https://doi.org/10.1109/tvcg.2019.2958332
PDF) Virtual reality in education: The promise, progress, and challenge_. (n.d.). ResearchGate. https://www.researchgate.net/publication/348136839_Virtual_reality_in_education_The_promise_progress_and_challenge
Toppo, G. (2019). In learning styles debate, it’s instructors vs. psychologists. Insidehighered.com. https://www.insidehighered.com/news/2019/01/09/learning-styles-debate-its-instructors-vs-psychologists
Learning styles debunked: There is no evidence supporting auditory and visual learning, psychologists say. (2009, December 16). Association for Psychological Science. https://www.psychologicalscience.org/news/releases/learning-styles-debunked-there-is-no-evidence-supporting-auditory-and-visual-learning-psychologists-say.html
May, C. (2018, May 29). The Problem with “Learning Styles.” Scientific American. https://www.scientificamerican.com/article/the-problem-with-learning-styles/
Rogowsky, B. A., Calhoun, B. M., & Tallal, P. (2015). Matching learning style to instructional method: Effects on comprehension. Journal of Educational Psychology, 107(1), 64–78. https://doi.org/10.1037/a0037478